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天然气水合物开采方法的研究综述
被引量：
47
1
作者
张旭辉
鲁晓兵
李鹏
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2019年第3期38-59,共22页
天然气水合物(简称水合物)是天然气(主要成分甲烷)和水在高压和低温条件下形成的类冰固体化合物.我国将水合物开采研究归入战略发展规划.本文首先介绍水合物地层成藏和分类以及适合大规模商业化开采的地区;然后系统地总结了当前提出的...
天然气水合物(简称水合物)是天然气(主要成分甲烷)和水在高压和低温条件下形成的类冰固体化合物.我国将水合物开采研究归入战略发展规划.本文首先介绍水合物地层成藏和分类以及适合大规模商业化开采的地区;然后系统地总结了当前提出的水合物开采方法和适用条件,重点介绍了机械-热联合开采水合物方法的工艺流程和基本科学原理;阐述了水合物开采涉及的热传导、相变、渗流和应力变化4个效应,说明了水合物开采过程中各个物理量演化的特征,作为水合物开采与相关监测的理论基础;最后分析了国内外现场试验性开采的研究进展,并指出了未来水合物开采的研究方向.
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关键词
水合物
开采方法
试生产
固态流化
机械
-热
联合
原文传递
深海天然气水合物机械-热联合开采方法研究综述
被引量：
5
2
作者
李鹏
张旭辉
+4 位作者
刘乐乐
张岩
鲁晓兵
李清平
何玉发
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2269-2286,共18页
天然气水合物由于储量大、污染低等优点,已成为我国非常重要的战略能源,世界各国也加快了天然气水合物的勘探和开发工作.经济高效的开采方法以及相关的灾害控制和环境保护是对天然气水合物进行商业化开采必须要解决好的两个关键问题.目...
天然气水合物由于储量大、污染低等优点,已成为我国非常重要的战略能源,世界各国也加快了天然气水合物的勘探和开发工作.经济高效的开采方法以及相关的灾害控制和环境保护是对天然气水合物进行商业化开采必须要解决好的两个关键问题.目前,注热法和降压法的联合使用被认为是最为有效的天然气水合物开采方法.在降压法和注热法中,天然气水合物开采涉及传热、相变、渗流和变形等物理过程和效应,而传热最慢且相变会消耗大量的热量,无法直接采用常规的单纯依靠渗流原理的油气开采方案来开采天然气水合物.我国南海的天然气水合物主要赋存于粉砂质黏土和粉细砂等类型的沉积物中,胶结性差且埋深较浅.常规的开采方法还不适合我国南海的水合物开采,需要考虑新型的开采方式,这其中提高沉积层中的热传导效率是天然气水合物开采的关键.郑哲敏提出了机械-热联合开采的新概念方法,利用无穷无尽表层海水的热量,基于对流传热的原理和管道输送技术,并兼顾类似采煤挖掘可能导致的深海浅软地层安全问题.天然气水合物机械-热联合开采法是一种新的概念模式,具有开采可控、高效且能有效降低地层安全性风险的优点.本文针对该新方法的能量、装备、经济可行性进行综合评估,阐述了针对核心问题管道含相变气液固多相流动、地层安全方面的研究进展,展望了未来推广应用的空间.
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关键词
天然气水合物
机械
-热
联合
分解模型
多相流动
地层安全
下载PDF
职称材料
一种新的海洋浅层水合物开采法——机械-热联合法
被引量：
17
3
作者
张旭辉
鲁晓兵
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第5期1238-1246,共9页
天然气水合物是国家的战略能源之一.天然气水合物分解相变使其开采难度高于常规化石能源.国际天然气水合物试验性开采表明通过降压、注热等方法难以满足商业化开采的需求,尤其在水合物位于浅层、软土情况下,持续稳定且高效率的热量供给...
天然气水合物是国家的战略能源之一.天然气水合物分解相变使其开采难度高于常规化石能源.国际天然气水合物试验性开采表明通过降压、注热等方法难以满足商业化开采的需求,尤其在水合物位于浅层、软土情况下,持续稳定且高效率的热量供给是其瓶颈.天然气水合物机械-热联合开采是一种新概念模式,即通过粉碎水合物沉积物通过管道输运并在内部分解,这样既增加了传热的表面积,又利用海水热量和对流传热提高了能量供给效率.分析表明:利用该方法开采时水温过高会导致水合物分解过快而产生不稳定流,温度过低又导致水合物二次生成或结冰;水流流速既要能使被粉碎的水合物沉积物颗粒悬浮和流动,又不能导致流动失稳.为了实现高效安全的机械-热水合物开采,经过初步分析提出原位水合物地层粉碎的颗粒直径设定在0.1～1.0 cm之间,控制水流速度为0.22～0.67 m/s,温差保证在5 K以上,混合物中水的体积分数大于0.85.
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关键词
机械
-热
联合
开采
天然气水合物
对流传热
海水热量
下载PDF
职称材料
题名
天然气水合物开采方法的研究综述
被引量：
47
1
作者
张旭辉
鲁晓兵
李鹏
机构
中国科学院力学研究所
中国科学院大学工程科学学院
出处
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2019年第3期38-59,共22页
基金
国家自然科学基金(编号:51239010
51639008
+4 种基金
11272314
11102209)
中国地质调查局项目(编号:DD20160217-1-1-1)
中石油-中科院高端战略联盟研究计划(编号:2015A-4813)
中国科学院青年创新促进会(编号:2017027)资助项目
文摘
天然气水合物(简称水合物)是天然气(主要成分甲烷)和水在高压和低温条件下形成的类冰固体化合物.我国将水合物开采研究归入战略发展规划.本文首先介绍水合物地层成藏和分类以及适合大规模商业化开采的地区;然后系统地总结了当前提出的水合物开采方法和适用条件,重点介绍了机械-热联合开采水合物方法的工艺流程和基本科学原理;阐述了水合物开采涉及的热传导、相变、渗流和应力变化4个效应,说明了水合物开采过程中各个物理量演化的特征,作为水合物开采与相关监测的理论基础;最后分析了国内外现场试验性开采的研究进展,并指出了未来水合物开采的研究方向.
关键词
水合物
开采方法
试生产
固态流化
机械
-热
联合
Keywords
gas hydrate
exploitation
trial production
solid fluidization
mechanical-thermal recovery
分类号
TE37 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
P744.4 [天文地球—海洋科学]
原文传递
题名
深海天然气水合物机械-热联合开采方法研究综述
被引量：
5
2
作者
李鹏
张旭辉
刘乐乐
张岩
鲁晓兵
李清平
何玉发
机构
中国科学院力学研究所
中国科学院大学工程科学学院
中国地质调查局青岛海洋地质研究所
中海油研究总院有限责任公司
南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2269-2286,共18页
基金
国家自然科学基金(11872365,12072347)
南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)(ZJW-2019-03)资助项目。
文摘
天然气水合物由于储量大、污染低等优点,已成为我国非常重要的战略能源,世界各国也加快了天然气水合物的勘探和开发工作.经济高效的开采方法以及相关的灾害控制和环境保护是对天然气水合物进行商业化开采必须要解决好的两个关键问题.目前,注热法和降压法的联合使用被认为是最为有效的天然气水合物开采方法.在降压法和注热法中,天然气水合物开采涉及传热、相变、渗流和变形等物理过程和效应,而传热最慢且相变会消耗大量的热量,无法直接采用常规的单纯依靠渗流原理的油气开采方案来开采天然气水合物.我国南海的天然气水合物主要赋存于粉砂质黏土和粉细砂等类型的沉积物中,胶结性差且埋深较浅.常规的开采方法还不适合我国南海的水合物开采,需要考虑新型的开采方式,这其中提高沉积层中的热传导效率是天然气水合物开采的关键.郑哲敏提出了机械-热联合开采的新概念方法,利用无穷无尽表层海水的热量,基于对流传热的原理和管道输送技术,并兼顾类似采煤挖掘可能导致的深海浅软地层安全问题.天然气水合物机械-热联合开采法是一种新的概念模式,具有开采可控、高效且能有效降低地层安全性风险的优点.本文针对该新方法的能量、装备、经济可行性进行综合评估,阐述了针对核心问题管道含相变气液固多相流动、地层安全方面的研究进展,展望了未来推广应用的空间.
关键词
天然气水合物
机械
-热
联合
分解模型
多相流动
地层安全
Keywords
gas hydrate
mechanical-thermal combined
dissociation model
multiphase flow
safety of stratum
分类号
O359 [理学—流体力学]
下载PDF
职称材料
题名
一种新的海洋浅层水合物开采法——机械-热联合法
被引量：
17
3
作者
张旭辉
鲁晓兵
机构
中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第5期1238-1246,共9页
基金
国家自然科学基金(51239010
41376078
+1 种基金
11272314)
中石油-中科院高端战略联盟计划(2015A-4813)资助项目
文摘
天然气水合物是国家的战略能源之一.天然气水合物分解相变使其开采难度高于常规化石能源.国际天然气水合物试验性开采表明通过降压、注热等方法难以满足商业化开采的需求,尤其在水合物位于浅层、软土情况下,持续稳定且高效率的热量供给是其瓶颈.天然气水合物机械-热联合开采是一种新概念模式,即通过粉碎水合物沉积物通过管道输运并在内部分解,这样既增加了传热的表面积,又利用海水热量和对流传热提高了能量供给效率.分析表明:利用该方法开采时水温过高会导致水合物分解过快而产生不稳定流,温度过低又导致水合物二次生成或结冰;水流流速既要能使被粉碎的水合物沉积物颗粒悬浮和流动,又不能导致流动失稳.为了实现高效安全的机械-热水合物开采,经过初步分析提出原位水合物地层粉碎的颗粒直径设定在0.1～1.0 cm之间,控制水流速度为0.22～0.67 m/s,温差保证在5 K以上,混合物中水的体积分数大于0.85.
关键词
机械
-热
联合
开采
天然气水合物
对流传热
海水热量
Keywords
combined mechanical-thermal exploitation
gas hydrate
convective heat transfer
seawater energy
分类号
O359 [理学—流体力学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
天然气水合物开采方法的研究综述
张旭辉
鲁晓兵
李鹏
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2019
47
原文传递
2
深海天然气水合物机械-热联合开采方法研究综述
李鹏
张旭辉
刘乐乐
张岩
鲁晓兵
李清平
何玉发
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
下载PDF
职称材料
3
一种新的海洋浅层水合物开采法——机械-热联合法
张旭辉
鲁晓兵
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
17
下载PDF
职称材料
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